Inleiding
In Application Note 032 hebben we aan de hand van gedetailleerde voorbeelden op het gebied van thermoplastische elastomeren laten zien hoe de atmosfeer en de vorm van het monster de TGA-testresultaten beïnvloeden. Naast het type spoelgas (bijv. inert of oxiderend) zijn andere factoren die de testresultaten beïnvloeden de snelheid van het spoelgas, de invloed van de filterkroes, de verhouding oppervlakte/massa en of de metingen zijn uitgevoerd met open of gesloten filterkroezen.
Meetresultaten
Invloed van de spoelsnelheid
Figuur 1 toont de TGA-curven voor een polymeeradditiefformulering bij twee verschillende spoelsnelheden. Het vaste monster werd onder stikstof verwarmd tot 230 °C en de temperatuur werd vervolgens constant gehouden. Tijdens het verwarmen smolt het monster bij 75°C en bleef daarna vloeibaar.
Voor beide metingen werd een monstergewicht van 10,50 mg en een verwarmingssnelheid van 20 K/min gebruikt. Het hier waargenomen massaverlies is sterk gecorreleerd met de gebruikte spoelgassnelheid. Voor de spoelgassnelheid van 40 ml/min (groene TGA-curve) kan een massaverlies van 23,6% worden waargenomen; voor de lagere spoelgassnelheid van 20 ml/min (blauwe TGA-curve) bedroeg het massaverlies slechts 22,8% na dezelfde tijd. De massaverliesstap in dit voorbeeld kan niet worden toegeschreven aan de ontleding van het monster, maar eerder aan de VerdampingDe verdamping van een element of verbinding is een faseovergang van de vloeibare fase naar damp. Er bestaan twee soorten verdamping: verdamping en koken.verdamping van vluchtige stoffen. Het verdampingsproces kan dus worden versneld door middel van hoge spoelgassnelheden.
Invloed van de kroes, verhouding oppervlakte/massa
Ook de keuze van de kroes beïnvloedt het TGA-testresultaat. Figuur 2 toont de testresultaten voor hetzelfde monster als in figuur 1. Alle meetparameters - temperatuurprogramma, monstergewicht, atmosfeer - werden identiek ingesteld. Alle meetparameters - temperatuurprogramma, monstergewicht, atmosfeer - waren identiek ingesteld. Het enige verschil was de geometrie van de kroes. Voor de test die de blauwe TGA-curve opleverde, had de kroes een kleinere diameter dan voor de test die de groene curve opleverde. Er is ook een duidelijk verschil in de massaverliesstap te zien in de TGA-test hier.
Met de grotere kroes (groene curve) werd een massaverlies van 23,6% waargenomen; voor de kleinere kroes bedroeg het massaverlies slechts 21,2% onder verder identieke meetomstandigheden. Bij thermische analyse speelt de verhouding tussen de massa van het oppervlak en de massa van het monster altijd een beslissende rol in de reproduceerbaarheid van thermogravimetrische testresultaten.
Metingen met en zonder kroesdeksel
Naast de geometrie van de kroes, is een andere belangrijke overweging bij het vergelijken van de resultaten of er een deksel gebruikt werd voor de metingen. Over het algemeen worden TGA-metingen zonder deksel uitgevoerd, maar soms wordt een deksel gebruikt om te voorkomen dat het monstermateriaal in vloeibare toestand uit de kroes loopt. In zulke gevallen wordt meestal een gesloten deksel gebruikt. Figuur 3 toont het verschil in ontledingsgedrag van een HDPE monster zoals gemeten in een Al2O3 kroes zonder deksel versus in een gesloten kroes met doorboord deksel. Het monstergewicht voor beide metingen was 10 mg en de verwarmingssnelheid bedroeg 10 K/min. De metingen werden uitgevoerd onder een synthetische luchtatmosfeer. Onder deze meetomstandigheden kan worden aangenomen dat de polyolefine thermo-oxidatieve ontleding ondergaat. De zuurstof in het spoelgas (synthetische lucht) is tegelijkertijd de reactiepartner voor het monster. De zuurstofconcentratie bij het monster heeft dus een directe invloed op de ontleding zelf en/of het begin van de ontleding. Dit kan worden geëvalueerd met behulp van de geëxtrapoleerde begintemperaturen in figuur 3. In de meting zonder deksel begint de ontleding al bij 384°C; in de meting met doorboord deksel daarentegen treedt de ontleding pas op bij 419°C. Bij de meting met doorboord deksel komt het monster pas op een later tijdstip in contact met zuurstof, waardoor OxidatieOxidatie kan verschillende processen beschrijven in de context van thermische analyse.oxidatie niet wordt waargenomen. De restmassa wordt hier echter niet door beïnvloed en is identiek in de twee metingen.
